¿Qué es el sensor PAR y sus usos?

¿Sabía que la luz de una longitud de onda específica afecta directamente la salud de las plantas y que los sensores PAR (radiación fotosintéticamente activa) pueden detectar cambios en este rango de luz tan bajos como el 1%? ¡Por eso los necesitamos en la agricultura! Los sensores electrónicos y los sistemas de control son el corazón de la agricultura inteligente. La agricultura basada en datos conduce a un mejor rendimiento, una mayor eficiencia, ahorro de costos, monitoreo remoto y análisis predictivo.

Los sensores PAR son vitales para la agricultura de precisión. Detectan las condiciones de luz y proporcionan información útil sobre las condiciones del campo para el usuario. Sin embargo, el uso de sensores PAR no se limita a la agricultura. Proporcionan información valiosa sobre los descubrimientos submarinos y desempeñan un papel en la exploración espacial, la investigación y los estudios climáticos.

Comprender y utilizar plenamente las capacidades de un sensor PAR , debemos comprender sus usos principales, requisitos de configuración y aspectos de mantenimiento. La adquisición de conocimientos puede ayudar a decidir si los sensores PAR son efectivos para una configuración particular. En este blog, exploraremos estos sensores de manera integral, con el objetivo de brindar a nuestros lectores una recopilación suficiente y única de toda la información. ¡Empecemos!

¿Qué es un sensor PAR?

PAR es fundamentalmente un sensor de luz. Detecta luz entre 400 y 700 nm. Algunos sensores avanzados también pueden detectar la radiación solar total (TSI) de 350 a 1100 nm, según el diseño. Detecta la luz y la convierte en una señal que otros dispositivos pueden almacenar o convertir en datos valiosos.

-　Diseño de Sensores PAR

Los sensores PAR son generalmente redondos. El propósito de una forma circular es permitir que las luces lleguen de manera no homogénea. La carcasa mantiene juntas todas las subpartes. Hay dos patas de un sensor PAR que proporcionan la señal de salida. Un solo sensor PAR consta de los siguientes componentes principales:

●  Difusor

●  Filtrar

●  fotodiodo

●  Caja

-　Mecanismo de trabajo del sensor PAR

Estos sensores cuentan con un fotodiodo que convierte la luz en una señal eléctrica. Sin embargo, se requiere la selección correcta de materiales y una ingeniería de precisión para extraer resultados valiosos. Profundicemos en el mecanismo de trabajo y la selección de componentes.:

●  Disco difusor

El disco de difusión puede parecer una simple lámina de plástico, pero realiza múltiples procesos con la luz entrante para hacer que la salida sea representativa de la irradiancia que desciende. La medición de la radiación solar que incide sobre una superficie horizontal requiere una evaluación cuidadosa.

○  Integración Hemisférica:  El diseño del disco difusor debe ser redondo para asegurar que el sensor capte toda la luz proveniente del hemisferio superior. El sensor debe tener un ángulo de visión amplio para obtener resultados precisos.

○  Corrección del coseno:  Utilizando la ley del coseno de Lambert, el sensor debería proporcionar una respuesta proporcional al coseno del ángulo entre la luz entrante y la superficie del sensor.

Teniendo en cuenta estos dos factores, los fabricantes deciden el diseño de los discos difusores. Lo siguiente es la selección de materiales. El material del disco difusor puede ser PTFE o Teflón, acrílico, policarbonato o spectralon. Debe tener alta transmitancia, características de difusión, estabilidad y durabilidad, ya que funcionará directamente bajo la luz solar intensa. Además, también debe proporcionar un ajuste perfecto para evitar la entrada de agua. El teflón o PTFE es la opción más popular para los discos difusores en sensores PAR.

●  Filtro de paso de banda visible

Ahora que el difusor capta con precisión la irradiancia descendente, el detector necesita filtrar la luz que provoca la fotosíntesis en las plantas. El filtro se encuentra justo debajo del disco difusor para procesar aún más la luz. El rango de luz promedio está entre 380 y 750 nanómetros en el espectro visible. Toda la gama no provoca la fotosíntesis en las plantas. La longitud de onda de corte del filtro de paso de banda deja una luz de rango de 400 a 700 nanómetros.

Estos filtros suelen ser filtros de corte UV-IR. Dependiendo de la calidad del filtro, puede cortar con precisión una longitud de onda de luz. Los filtros de alta gama pueden responder bien a los fotones entrantes en todas las longitudes de onda entre 400 y 700 nm. Todo el proceso define la respuesta espectral del sensor PAR.

●  Alojamiento

La carcasa debe consistir en un material oscuro que no interfiera con la luz visible entrante y no debe distorsionar el fotón entrante en todas las longitudes de onda. Una caja negra absorberá los fotones dispersos que lleguen a ella en lugar de hacer rebotar la luz de diferentes longitudes de onda.

●  fotodiodo

El fotodiodo debe tener un espectro de detección mayor antes de que pase el filtro. Cuando se coloca a la luz, debería dar una respuesta sólida dentro del rango de 400 a 700 nm. La calidad del sensor PAR depende de la señal limpia y amplificada del fotodiodo.

Tipos de sensores PAR

Los diferentes tipos de sensores PAR tienen diferentes usos, diseños, mecanismos de trabajo, factores de forma y montajes. Aquí, analizaremos las categorías principales para ofrecer una imagen general de los tipos de sensores PAR que nuestros lectores pueden usar en su configuración según los requisitos.:

◆ Tipos basados ​​en el mecanismo de trabajo

●  Sensor de fotodiodo de silicio:  Estos son los tipos más comunes de sensores PAR. Simplemente usan la fotosíntesis para generar una corriente eléctrica proporcional a la luz que ingresa al sensor.

●  Sensor cuántico:  Esta es una versión estable y muy precisa del sensor de fotodiodo. Mide el número de fotones o PPFD.

◆ Tipos basados ​​en el montaje

●  Sensor de montaje fijo:  Estos son los tipos con una calidad de construcción sólida. Generalmente están fabricados con estructuras de metal para garantizar un rendimiento duradero. El mecanismo de montaje generalmente se fija sobre una superficie sólida en el campo.

●  Sensor portátil:  Los sensores pueden ser portátiles o de sonda que proporcionan valores sobre la marcha. Generalmente son autoalimentados y disponen de un display para indicar los valores directamente sin necesidad de ningún Modbus-RTU.

Usos de los sensores PAR en diferentes campos

Ahora que sabemos qué es un sensor PAR y cómo funciona, podemos avanzar hacia su aplicación. Cada campo utiliza distintos sensores PAR. La respuesta de los sistemas de control puede ser manual o los usuarios pueden utilizar dispositivos IoT para cuidar las plantas. Aquí están los cuatro usos de los sensores PAR:

- Agricultura inteligente

Los sensores PAR son una parte vital de la tecnología agrícola inteligente. La agricultura moderna utiliza IoT para mejorar la productividad mediante el monitoreo y la recopilación de datos para gestionar la siembra, la cosecha, el riego, el control de plagas y el drenaje. Dispositivos como drones, sensores remotos e imágenes remotas son populares para la recopilación de datos. Los datos sin procesar luego pasan a un algoritmo de aprendizaje automático o inteligencia artificial, lo que proporciona resultados significativos y procesables.

Los PAR en la agricultura inteligente proporcionan la presencia de luz para predecir el crecimiento de las plantas, gestionar las condiciones de iluminación y monitorear el medio ambiente. La horticultura avanzada incluso cuenta con luces LED o halógenas para subsidiar la ausencia de luz durante el día debido a la nubosidad o la lluvia. Una mayor automatización puede ajustar automáticamente los ángulos de luz a plantas específicas que los necesiten.

- Estudios climáticos

El estudio del tiempo local durante un período prolongado permite recopilar datos decentes para pronosticar los cambios climáticos. Los sensores PAR pueden detectar el 1% de los cambios de luz en la atmósfera. Son sensibles a la nubosidad y pueden predecir la lluvia. La combinación de PAR con estaciones meteorológicas puede proporcionar un sistema de gestión definitivo para el seguimiento de la agricultura y la horticultura y la mejora del rendimiento.  

- Investigación

El análisis del crecimiento de las plantas puede incluir cambios en los fertilizantes, los patrones de riego, el uso de pesticidas, la humedad y la temperatura. Sin embargo, otros parámetros deben permanecer constantes para obtener resultados viables mientras se realizan todas estas actividades. Los sensores PAR pueden garantizar que las plantas reciban la misma intensidad de fotones durante todas las condiciones experimentales y que los resultados sean altamente confiables, similar a la exploración en aguas profundas. Los PAR pueden proporcionar información valiosa sobre cómo las criaturas y las plantas sobreviven a tales profundidades.

- Exploración espacial

Las plantas son un salvavidas para los astronautas en largas misiones en el espacio. Optimizar las condiciones de luz para mantener las plantas sanas es vital para el bienestar de todos. Los PAR pueden garantizar buenas condiciones de iluminación para maximizar la producción de oxígeno y el suministro de alimentos.

¿Cómo configurar sensores PAR paso a paso?

Paso 1: Seleccionar el sensor PAR

Comience seleccionando un sensor adecuado para su aplicación. Los sensores Quantum PAR son la opción ideal para monitorear la fotosíntesis de los cultivos. Según las condiciones del campo, seleccione el tipo de montaje.

Paso 2: Colocar el sensor PAR en la ubicación correcta

Coloque el sensor donde predice que habrá problemas de iluminación para las plantas. Trate de evitar obstrucciones. La ubicación debe ser representativa de un gran conjunto de plantas. La altura ideal para el luto del sensor PAR es alrededor del nivel del dosel o del cultivo. Asegúrese de que tenga la orientación correcta, es decir, mirando hacia arriba.

Paso 3: Conexión del sensor PAR a Modbus RTU

La salida de un sensor PAR puede variar según el tipo. Normalmente, un sensor generará voltaje, amperios o RS485. Si desea utilizar voltaje y amperios como señales, planifique el diseño del cableado y los puntos de instalación del amplificador. El cable del sensor al amplificador debe ser lo más corto posible.

Después del amplificador, debes instalar un convertidor analógico a digital (ADC), haciendo que la salida sea compatible con un Modbus RTU. Si el sensor admite salida RS485, ya tiene una salida digital y no requiere ningún ADC. Asegúrese de que los sensores PAR tengan una fuente de alimentación adecuada.

Paso 4: adquirir y analizar datos

Conecte Modbus RTU a un registrador de datos o sistema informático que registre valores de densidad de flujo de fotones fotosintéticos (PPFD). Utilice software especializado para generar informes y visualizar tendencias.

Palabras finales

Los sensores PAR son el camino a seguir en el mundo de la agricultura avanzada. Conducen a una toma de decisiones basada en datos, lo que proporciona un mejor control sobre el rendimiento y la salud de los cultivos. Estos sensores son fáciles de configurar y requieren un esfuerzo mínimo para comprender el proceso de instalación. Recomendamos optar por un sensor de radiación activa fotosintética cuántica. Un sensor que pueda proporcionar salida digital es lo mejor, ya que no requiere una instalación adicional de convertidores analógico-digital. sensores PAR Son vitales para la horticultura y la agricultura. Su uso se está volviendo innegable en las aplicaciones agrícolas modernas.